应用化学-化工原理实验教学大纲.doc

化工原理实验实验教学大纲课程中文名称：化工原理实验课程英文名称：Experiment for Principles of Chemical Engineering课程编号：ZH17205课程类型：专业核心课学 时：36学 分：2开课学期：第六学期适用对象：应用化学、无机非金属材料先修课程：化工原理、高等物理、物理化学、计算机技术课程简介：化工原理实验紧密联系化工生产实际，是化工类专业核心课之一。通过化工原理实验的学习，熟悉化工生产实际中一些基本过程和设备的基本操作和控制方法，培养学生掌握一定的实验技能，提高分析和解决工程实际问题的能力。化工原理实验不同于基础课实验，具有典型的工程实践特点，其实验设备、工艺流程、操作条件和参数变量，都接近于工业生产实际。研究问题的方法是用工程的观点去分析、观察和处理数据。实验结果可以直接用于或指导工程计算和设计。本课程要求学生运用已学过的知识验证一些结论、结果和现象等，或综合运用已学过的理论知识设计实验或进行综合性的实验，目的是训练学生理论知识的运用能力、实验操作能力、仪器仪表的使用能力、实验数据的处理和分析能力。在实验课的全过程中，学生在思维方法和创新能力方面都将得到培养和提高。 一、教学目标及任务化工原理实验课是化工原理课程的一个重要教学环节，是教学中的实践环节。化工原理实验不同于基础课实验，具有典型的工程实际特点。其基本任务是巩固和加深对化工原理课程中基本理论知识的理解，培养学生应用理论知识组织工程实验的能力及分析问题解决工程问题的能力，并在实验中学会一些操作技能。培养发现问题、分析问题和解决问题的能力，以及清楚地、正确地表达实验结果、进行技术交流的能力；培养科学的思维方法、科学态度和科学作风，提高自身素质水平，开拓思路，掌握新的实验技术和方法，增强创新意识。二、实验项目及学时分配实验项目名称要准确规范。学时分配合计数要等于或大于实验总学时数（其中超出的学时数可为选开实验）。实验类别指所开实验为基础类、技术（专业）基础类或专业类。实验类型指演示性、验证性、综合性或设计性等实验。实验要求指必做/选做。序号实验项目名称学时分配实验类别实验类型每组人数实验要求1实验理论与安全教育2专业验证5必做2流体力学综合实验4专业验证5必做3过滤实验6专业设计5必做4传热实验6专业设计5必做5吸收实验4专业验证5必做6精馏实验4专业验证5必做7萃取实验2专业演示5必做8干燥实验6专业综合5必做9膜分离演示实验2专业演示5必做三、实验内容及教学要求实验项目一：实验理论与安全教育实验内容及教学要求： 基本内容1、化工原理室化学实验室的规则以及化工安全知识；2、化工原理实验中常用的测量仪表的基本原理，掌握其方法；3、因次分析法和数学模型法；4、实验的预习报告、记录和实验报告的格式和书写要求；5、列表法；图解法；回归分析法；着重讲解图解法中对数、半对数坐标的绘制方法与回归分析中的最小二乘法。教学要求1、使学生了解化工原理室化学实验室的规则以及化工安全知识；2、了解化工原理实验中常用的测量仪表的基本原理，掌握其方法；3、了解因次分析法和数学模型法；4、使学生掌握实验的预习、记录和实验报告的格式和书写要求；5、化工实验数据处理的主要方法。主要仪器设备：无实验项目二：流体力学综合实验实验内容及教学要求：基本内容1、流体流过直管或管件时，产生的阻力表现为管段两端的压力降。通过测量压力降可计算出管件和阀门的阻力系数，确定摩擦系数与雷诺数Re的关系；2、在一定转速下，通过测定离心泵的流量、进出口压力、功率等性能参数，可以绘制出离心泵性能曲线；3、测定流体流过管件时的局部阻力；测定局部阻力系数；4、学习流量计的校核方法。教学要求1、了解流体流动阻力的测定方法；2、了解离心泵的构造、操作及有关测量仪表的使用方法；测定离心泵的各个性能参数并作出特性曲线；3、测定流体流过圆形，直管，水平管内流动时的摩擦阻力，确定摩擦系数与雷诺数Re的关系；4、测定流体流过管件时的局部阻力；测定局部阻力系数；5、使学生通过本实验系统学会压差计、差压变送器、温度变送器、涡轮流量计的使用方法；6、使学生通过观察组成管路的各种管件、阀门，并了解其用途，建立化工设备的工程化概念。主要仪器设备：计算机 化工原理仿真软件实验项目三：过滤实验实验内容及教学要求：基本内容1、板框压滤机的构造和过滤的基本原理；2、过滤操作及过滤材料(介质)的选用方法；3、通过恒压过滤实验，以q 或q作图，测定过滤常数K、qe、e，验证过滤基本原理；4、通过改变压力，验证操作压力对过滤速率的影响。教学要求1、了解板框压滤机的构造和操作流程和过滤基本原理；2、掌握过滤常数的测定方法和影响过滤速率的因素。主要仪器设备：真空泵实验项目四：传热实验实验内容及教学要求：基本内容1、通过热空气水进行传热实验，对换热量、传热系数、各准数以及重要的中间计算结果，掌握对流传热系数的测定方法；2、应用线性回归分析方法，确定关联式Nu=AremPr0.4中常数A、m的值。测定其准数关联式Nu=Brem中常数B、m的值和强化比Nu/Nu0；3、空气流量变化后，传热量、传热平均温度差和总传热系数的变化情况，并对结果进行讨论；4、体现主要热阻侧流体流速的改变对总传热速率的影响。教学要求1、了解换热的结构，掌握换热器的操作方法；2、掌握冷热流体通过间壁换热时给热系数的测定方法，了解对流传热的基本规律；3、测定努塞尔准数与雷诺准数的关系，将测定的努塞尔准数与雷诺准数进行回归，所回归的方程与经验公式进行验证性比较。主要仪器设备：圆底烧瓶、直形冷凝管、球形冷凝管、温度计实验项目五：吸收实验实验内容及教学要求：基本内容1、测定水吸收纯二氧化碳的液侧传质膜系数、体积吸收系数；2、掌握液相传质单元高度的概念，通过对吸收过程气体浓度的变化、气液传质面积的计算、传质速率计算，最终计算气相传质系数；3、掌握气体空塔速度与压强降的关系。教学要求1、了解填料吸收塔的构造；2、熟悉填料吸收塔的操作，掌握填料塔的吸收总系数的测定方法；3、掌握填料塔压降和填料塔的流体力学性能；4、了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响。主要仪器设备：计算机 化工原理仿真软件实验项目六：精馏实验实验内容及教学要求：基本内容1、以乙醇-水恒沸物体系，选取筛板塔进行精馏分离，通过不同条件的精馏，测定分离效果；2、根据塔顶及塔釜组成xD、xW,在x-y图上用图解法求取全回流时的理论板数NT；3、计算全回流下的全塔效率ET。教学要求1、了解筛板精馏塔的结构及精馏流程；2、熟悉筛板精馏塔的操作方法；3、测定板式精馏塔全塔效率、单板效率和压降；4、掌握气相色谱仪的使用方法。主要仪器设备：计算机 化工原理仿真软件实验项目七：萃取实验实验内容及教学要求：基本内容1、液液萃取设备的构造、操作方法及其萃取原理；2、混合悬浮液体系通过液液萃取设备进行分离，取得分离效果的相关数据，进行萃取分离系数的计算；3、观察萃取塔内两相流动现象；4、萃取过程中影响萃取传质过程的主要因素。教学要求1、了解液液萃取设备的构造、操作方法及其萃取原理；2、测定不同萃取液流量对萃取效率的影响；3、测定不同转速对萃取效率的影响。主要仪器设备：分液漏斗、搅拌器实验项目八：干燥实验实验内容及教学要求：基本内容1、常压流化床干燥器的基本流程和干燥基本原理；2、采用固体流态化方式将热量传给含水物料(硅胶)，使其中的水分蒸发分离的操作，测定干燥曲线即x关系曲线和干燥速度曲线；3、测定在恒定干燥条件（即热空气温度、湿度、流速不变）下的湿物料干燥速率曲线；4、测定该物料在恒定干燥条件下的临界湿含量。教学要求1、了解常压流化床干燥器的基本流程和工作原理；2、掌握测定干燥速度曲线的方法；3、了解影响干燥速度曲线的因素。主要仪器设备：恒温干燥箱实验项目九：膜分离演示实验实验内容及教学要求：基本内容1、无机陶瓷膜分离的基本原理；2、膜分离组件的基本结构及超滤流程；3、影响膜分离过程的因素分析实验；4、无机陶瓷膜的清洗。教学要求1、了解常压流化床干燥器的基本流程和工作原理；2、掌握测定干燥速度曲线的方法；3、了解影响干燥速度曲线的因素。主要仪器设备：无机陶瓷膜四、考核方式及要求化工原理实验课考核可选能力考核或实验设计考核，平时考核作为参考成绩，考核的记分按100 制记分。平时考核内容：包括学生出勤情况、实验纪律、实验操作技能、实验预习情况等计入实验成绩，不计入总成绩。能力考核内容：（1）实验设计能力：根据所学的过程原理设计实验方案，计总成绩30%；（2）实践动手能力：根据所设计的方案，选取实验仪器进行过程模拟，取得实验结果，计总成绩50%；（3）创新能力：对实验过程中出现的问题能够给出合理的分析，提出新的见解和改进措施，计总成绩的20%。实验设计考核内容：（1）文献查阅：利用图书馆或者网络资源查阅实验设计相关文献，下载后打印1份，计总成绩30%；（2）实验结果分析：对文献中的实验结果进行分析，推断实验结论，写出实验分析报告，计总成绩50%；（3）创新能力：对结论进行深度挖掘，设计下一步实验方案，或者提出新的实验方法和改进措施，计总成绩的20%。要求：1、不论考核成绩优劣，旷课2次或缺少实验报告，平时成绩和实验课考核成绩均以不及格论。 2、选能力考核者，考核成绩不